(57)【要約】  成形工程において、成形ツールと不透過性シートとの間に、不透過性シートに積層装入体を成形ツールの雄型コーナー部に対して及び成形ツールの雌型コーナー部の中に押し付けさせる吸引力が発生される。成形ツールの雄型コーナー部は、積層装入体の第一の部分と第二の部分との間に位置し、成形ツールの雌型コーナー部は、積層装入体の第二の部分と第三の部分との間に位置する。成形工程の過程で、成形ツールと積層装入体の部分との間にガスが注入されて、成形ツールと積層装入体の第三の部分との間にガスクッション部が作り出される。このガスクッション部は、積層装入体が成形ツールの雌型コーナー部の中に押し付けられる際に、積層装入体の第三の部分が成形ツールに固定されてしまうことを防止する。所望に応じて、吸引力は、一連の段階で真空開口部を通して空気を吸引することによって発生される。【選択図】図１
2019526474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層装入体を成形する方法であって、前記積層装入体は、第一、第二、及び第三の部分を有し、前記方法は、
雄型コーナー部及び雌型コーナー部を有する成形ツール上に前記積層装入体を載せることと、
成形工程において、前記成形ツールと不透過性シートとの間に、前記不透過性シートに前記積層装入体を前記成形ツールの前記雄型コーナー部に対して及び前記成形ツールの前記雌型コーナー部の中に押し付けさせる吸引力を発生させることであって、前記成形ツールの前記雄型コーナー部は、前記積層装入体の前記第一の部分と前記第二の部分との間に位置し、前記成形ツールの前記雌型コーナー部は、前記積層装入体の前記第二の部分と前記第三の部分との間に位置する、吸引力を発生させることと、
前記成形工程の過程において、前記成形ツールと前記積層装入体の前記第三の部分との間にガスクッション部を作り出すために、前記成形ツールと前記積層装入体の前記第三の部分との間にガスを注入することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記成形工程の後、前記成形ツールと前記積層装入体の前記第三の部分との間のガスの前記注入を停止すること、及び前記成形ツールと前記不透過性シートとの間に、前記不透過性シートに前記積層装入体の前記第三の部分を前記成形ツールに対して押し付けさせる吸引力を発生させること、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記積層装入体の前記第三の部分が、エッジを有するフランジ部であり、前記成形ツールと前記積層装入体の前記第三の部分との間に注入された前記ガスの少なくとも一部が、前記フランジ部の前記エッジを通って流れることによって前記ガスクッション部から排出される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記積層装入体が、ドライ繊維層の積層体を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記成形工程の後、前記積層装入体の前記ドライ繊維層に液体マトリックス材を注入することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記成形工程の後、前記成形ツールから前記積層装入体を取り出すことと、
インフュージョンツール上に、前記インフュージョンツールの雌型コーナー部が前記積層装入体の前記第一の部分と前記積層装入体の前記第二の部分との間に位置し、前記インフュージョンツールの雄型コーナー部が前記積層装入体の前記第二の部分と前記積層装入体の前記第三の部分との間に位置するように前記積層装入体を配置することと、
前記インフュージョンツール上の前記積層装入体の前記ドライ繊維層に液体マトリックス材を注入することと、をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記不透過性シートに前記積層装入体を前記成形ツールの前記雄型コーナー部に対して及び前記成形ツールの前記雌型コーナー部の中に押し付けさせる前記吸引力、並びに前記不透過性シートに前記積層装入体の前記第三の部分を前記成形ツールに対して押し付けさせる前記吸引力が、同じ真空発生装置によって発生される、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記ガスが、圧縮ガスである、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ガスが、空気を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記積層装入体が、第四及び第五の部分を有し、
前記成形ツールが、第二の雄型コーナー部及び第二の雌型コーナー部を有し、
前記方法が、
前記成形工程において、前記成形ツールと前記不透過性シートとの間に、前記不透過性シートに前記積層装入体を前記成形ツールの前記第二の雄型コーナー部に対して及び前記成形ツールの前記第二の雌型コーナー部の中に押し付けさせる吸引力を発生させることであって、前記成形ツールの前記第二の雄型コーナー部は、前記積層装入体の前記第一の部分と前記第四の部分との間に位置し、前記成形ツールの前記第二の雌型コーナー部は、前記積層装入体の前記第四の部分と前記第五の部分との間に位置する、吸引力を発生させることと、
前記成形工程の過程において、前記成形ツールと前記積層装入体の前記第五の部分との間に第二のガスクッション部を作り出すために、前記成形ツールと前記積層装入体の前記第五の部分との間にガスを注入することと、をさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記成形工程の後、前記成形ツールと前記積層装入体の前記第五の部分との間のガスの前記注入を停止すること、及び前記成形ツールと前記不透過性シートとの間に、前記不透過性シートに前記積層装入体の前記第五の部分を前記成形ツールに対して押し付けさせる吸引力を発生させること、をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記雄型コーナー部が、前記成形ツールの第一の面と前記成形ツールの第二の面との間に位置し、
前記雌型コーナー部が、前記成形ツールの前記第二の面と前記成形ツールの第三の面との間に位置し、
前記成形ツールが、前記成形ツールの前記第一の面及び第二の面に真空開口部を、前記成形ツールの前記第三の面にガス注入開口部を有し、
前記吸引力が、前記真空開口部を通してガスを吸引することによって発生され、
前記ガスが、前記ガス注入開口部を通して前記成形ツールと前記積層装入体の前記第三の部分との間に注入される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記積層装入体が、繊維層の積層体を備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記成形ツールの上で前記不透過性シートに張力を掛けるさらなる工程をさらに含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記成形ツールに対して前記不透過性シートをクランプ固定するさらなる工程をさらに含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
積層装入体を成形するための成形ツールであって、前記成形ツールは、
第一、第二、及び第三の面と、
前記第一の面と前記第二の面との間に位置する雄型コーナー部と、
前記第二の面と前記第三の面との間に位置する雌型コーナー部と、
前記第一及び第二の面にある真空開口部であって、前記真空開口部は、前記真空開口部を通して前記第一及び第二の面からガスを吸引することによって前記第一及び第二の面に隣接して吸引力を作り出すように配列される、真空開口部と、
前記真空開口部と流体連結されている真空ポートと、
前記第三の面にあるガス注入開口部であって、前記ガス注入開口部からガスを注入することによって前記第三の面に隣接してガスクッション部を作り出すように配列される、ガス注入開口部と、
前記ガス注入開口部と流体連結されているガスポートと、を備える、成形ツール。
【請求項１７】
前記真空ポートを前記真空開口部と結合させる真空マニホールドであって、前記真空ポートは、前記真空マニホールドを介して前記真空開口部と流体連結されている、真空マニホールドと、
前記ガスポートを前記ガス注入開口部と結合させるガスマニホールドであって、前記ガスポートは、前記ガスマニホールドを介して前記ガス注入開口部と流体連結されている、ガスマニホールドと、をさらに備える、請求項１６に記載の成形ツール。
【請求項１８】
前記真空ポートと結合された真空発生装置をさらに備える、請求項１６又は１７に記載の成形ツール。
【請求項１９】
前記ガス注入ポートと結合されたガス源をさらに備える、請求項１６、１７、又は１８のいずれか一項に記載の成形ツール。
【請求項２０】
前記真空開口部が、前記成形ツールの前記第一及び第二の面に孔のアレイを備える、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の成形ツール。
【請求項２１】
前記ガス注入開口部が、前記成形ツールの前記第三の面に孔のアレイを備える、請求項１６から２０のいずれか一項に記載の成形ツール。
【請求項２２】
第四及び第五の面と、
前記成形ツールの前記第一の面と前記第四の面との間に位置する第二の雄型コーナー部と、
前記成形ツールの前記第四の面と前記第五の面との間に位置する第二の雌型コーナー部と、
前記成形ツールの前記第四の面にある真空開口部の第二のセットであって、真空開口部の前記第二のセットは、前記真空開口部を通して前記成形ツールの前記第四の面からガスを吸引することによって前記成形ツールの前記第四の面に隣接して吸引力を作り出すように配列され、前記真空ポートは、真空開口部の前記第二のセットと流体連結されている、真空開口部の第二のセットと、
前記成形ツールの前記第五の面にあるガス注入開口部の第二のセットであって、ガス注入開口部の前記第二のセットは、ガス注入開口部の前記第二のセットからガスを注入することによって前記成形ツールの前記第五の面に隣接して第二のガスクッション部を作り出すように配列される、ガス注入開口部の第二のセットと、
ガス注入開口部の前記第二のセットと流体連結されている第二のガスポートと、をさらに備える、請求項１６から２１のいずれか一項に記載の成形ツール。
【請求項２３】
前記成形ツールの上に取り付けることができる不透過性シートをさらに備える、請求項１６から２２のいずれか一項に記載の成形ツール。
【請求項２４】
前記成形ツールの前記雄型コーナー部に、又は前記雄型コーナー部の各々に雄型コーナー部真空開口部を備え、前記雄型コーナー部真空開口部は、前記雄型コーナー部真空開口部を通して前記成形ツールの前記雄型コーナー部からガスを吸引することによって前記成形ツールの前記雄型コーナー部に隣接して吸引力を作り出すように配列され、前記真空ポートは、前記雄型コーナー部真空開口部と流体連結されている、請求項１６から２３のいずれか一項に記載の成形ツール。
【請求項２５】
前記成形ツールの前記雌型コーナー部に、又は前記雌型コーナー部の各々に雌型コーナー部真空開口部を備え、前記雌型コーナー部真空開口部は、前記雌型コーナー部真空開口部を通して前記成形ツールの前記雌型コーナー部からガスを吸引することによって前記成形ツールの前記雌型コーナー部に隣接して吸引力を作り出すように配列され、前記真空ポートは、前記雌型コーナー部真空開口部と流体連結されている、請求項１６から２４のいずれか一項に記載の成形ツール。
【請求項２６】
積層装入体を成形するための装置であって、前記装置は、
成形ツールであって、第一、第二、及び第三の面、前記成形ツールの前記第一の面と前記第二の面との間に位置する雄型コーナー部、並びに前記成形ツールの前記第二の面と前記第三の面との間に位置する雌型コーナー部を有する、成形ツールと、
前記成形ツールの前記第一及び第二の面からガスを吸引することによって前記成形ツールの前記第一及び第二の面に隣接して吸引力を作り出すように配列された真空システムと、
前記成形ツールの前記第三の面に隣接してガスを注入することによって前記成形ツールの前記第三の面に隣接してガスクッション部を作り出すように配列されたガス注入システムと、を備える、装置。
【請求項２７】
前記成形ツールに対して反転した相補的形状を有するインフュージョンツールであって、前記インフュージョンツールは、第一、第二、及び第三の面、前記インフュージョンツールの前記第一の面と前記第二の面との間に位置する雌型コーナー部、並びに前記インフュージョンツールの前記第二の面と前記第三の面との間に位置する雄型コーナー部を有する、インフュージョンツール、をさらに備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記成形ツールの上に取り付けることができる不透過性シートをさらに備える、請求項２６又は２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記不透過性シートに張力を掛けるための張力付与機構をさらに備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記不透過性シートを前記成形ツールに対してクランプ固定するように構成されたクランプ機構をさらに備える、請求項２８又は２９に記載の装置。
【請求項３１】
積層装入体を成形するための方法であって、前記方法は、
真空開口部を有する成形表面を備えた成形ツール上に前記積層装入体を載せることと、
一連の段階で、前記真空開口部を通してガスを吸引することによって、前記成形ツールと不透過性シートとの間に吸引力を発生させることであって、前記吸引力により、前記不透過性シートは、前記積層装入体を前記成形表面に対して押し付ける、吸引力を発生させることと、を含み、
前記一連の段階の第一の段階の過程で、ガスは、前記積層装入体の第一の部分が前記成形表面に対して押し付けられるように、前記真空開口部の第一のセットを通して吸引され、
前記一連の段階の前記第一の段階後の前記一連の段階の第二の段階の過程で、ガスは、前記積層装入体の第二の部分が前記成形表面に対して押し付けられるように、前記真空開口部の第二のセットを通して吸引され、
ガスは、前記一連の段階の前記第一の段階の過程では、前記真空開口部の前記第二のセットを通して吸引されない、方法。
【請求項３２】
前記一連の段階の前記第二の段階の後、前記一連の段階の前記第一及び第二の段階が順に繰り返される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記一連の段階の前記第二の段階の過程で、ガスは、前記真空開口部の前記第一及び第二のセットの両方を通して吸引される、請求項３１又は３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記一連の段階の前記第一の段階の過程では、前記積層装入体の前記第二の部分は、前記成形表面と接触しておらず、前記一連の段階の前記第二の段階の過程では、前記積層装入体の前記第二の部分は、前記成形表面と接触する、請求項３１から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記成形表面が、一対の面と、前記一対の面の間に位置する雄型又は雌型コーナー部と、を備え、
前記真空開口部の前記第一のセットは、前記面のうちの一方に存在し、真空開口部の前記第二のセットは、前記面のうちの他方に存在する、請求項３１から３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記成形表面が、一対の面と、前記一対の面の間に位置する雄型又は雌型コーナー部と、を備え、
真空開口部の前記第一のセットは、前記面のうちの一方に存在し、真空開口部の前記第二のセットは、前記雄型又は雌型コーナー部に存在し、
前記真空開口部の第三のセットは、前記面のうちの他方に存在し、
前記一連の段階の第三の段階の過程で、ガスは、前記積層装入体の第三の部分が前記面のうちの他方に対して押し付けられるように、前記真空開口部の前記第三のセットを通して吸引され、
ガスは、前記一連の段階の前記第一又は第二の段階の過程では、真空開口部の前記第三のセットを通して吸引されない、請求項３１から３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
前記成形表面が、第一、第二、及び第三の面と、前記第一の面と前記第二の面との間に位置する雄型コーナー部と、前記第二の面と前記第三の面との間に位置する雌型コーナー部と、を備え、
前記真空開口部の前記第一のセットは、前記第一の面及び／又は前記雄型コーナー部及び／又は前記第二の面に存在し、
前記真空開口部の前記第二のセットは、前記雌型コーナー部及び／又は前記第三の面に存在する、請求項３１から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記真空開口部の前記第二のセットが、前記雌型コーナー部に存在し、
前記真空開口部の第三のセットが、前記第三の面に存在し、
前記一連の段階の第三の段階の過程で、ガスは、前記積層装入体の第三の部分が前記成形表面に対して押し付けられるように、前記真空開口部の前記第三のセットを通して吸引され、
ガスは、前記一連の段階の前記第一又は第二の段階の過程では、真空開口部の前記第三のセットを通して吸引されない、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記成形表面が、第一、第二、及び第三の面と、前記第一の面と前記第二の面との間に位置する雄型コーナー部と、前記第二の面と前記第三の面との間に位置する雌型コーナー部と、を備え、
前記真空開口部の前記第一のセットは、前記第一の面に存在し、
前記真空開口部の前記第二のセットは、前記第二の面に存在し、
前記真空開口部の第三のセットは、前記第三の面に存在し、
前記一連の段階の第三の段階の過程で、ガスは、前記積層装入体の第三の部分が前記成形表面に対して押し付けられるように、前記真空開口部の前記第三のセットを通して吸引され、
ガスは、前記一連の段階の前記第一又は第二の段階の過程では、真空開口部の前記第三のセットを通して吸引されない、請求項３１から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記一連の段階の前記第一及び／又は第二の段階の過程で、ガスは、前記成形表面と前記積層装入体の前記第三の部分との間にガスクッション部を作り出すために、前記真空開口部の前記第三のセットを通して注入される、請求項３８又は３９に記載の方法。
【請求項４１】
積層装入体を成形するための成形ツールであって、前記成形ツールは、
真空開口部の第一及び第二のセットを有する成形表面と、
第一及び第二の制御バルブと、
それぞれ、前記第一及び第二の制御バルブを介して真空開口部の前記第一及び第二のセットと流体連結されている真空発生装置と、を備え、
前記真空発生装置は、真空開口部の前記第一及び第二のセットを通して前記成形表面からガスを吸引することによって、前記成形表面に隣接して吸引力を発生させるように構成され、
前記第一及び第二の制御バルブは、個別に運転されることで、それぞれ真空開口部の前記第一及び第二のセットによって発生される前記吸引力を独立して制御することができる、成形ツール。
【請求項４２】
積層装入体を成形するための成形ツールであって、前記成形ツールは、
真空開口部の第一及び第二のセットを有する成形表面と、
真空開口部の前記第一のセットと流体連結されており、真空開口部の前記第一のセットを通して前記成形表面からガスを吸引することによって、前記成形表面に隣接して吸引力を発生させるように構成されている第一の真空発生装置と、
真空開口部の前記第二のセットと流体連結されており、真空開口部の前記第二のセットを通して前記成形表面からガスを吸引することによって、前記成形表面に隣接して吸引力を発生させるように構成されている第二の真空発生装置と、を備え、
前記第一及び第二の真空発生装置は、個別に運転されることで、それぞれ真空開口部の前記第一及び第二のセットによって発生される前記吸引力を独立して制御することができる、成形ツール。
【請求項４３】
前記第二の真空発生装置が、真空開口部の前記第二のセットを通して前記成形表面からガスを吸引する真空発生モードと、前記成形表面に隣接してガスクッション部を発生させるように、真空開口部の前記第二のセットを通してガスを注入するガス注入モードとの間で切り替えることができる、請求項４２に記載の成形ツール。
【請求項４４】
前記成形表面が、一対の面と、前記一対の面の間に位置する雄型又は雌型コーナー部と、を備え、真空開口部の前記第一のセットは、前記面のうちの一方に存在し、真空開口部の前記第二のセットは、前記面のうちの他方に存在する、請求項４１から４３のいずれか一項に記載の成形ツール。
【請求項４５】
前記雄型又は雌型コーナー部が、雌型コーナー部である、請求項４４に記載の成形ツール。
【請求項４６】
前記成形表面が、一対の面と、前記一対の面の間に位置する雄型又は雌型コーナー部と、を備え、真空開口部の前記第一又は第二のセットは、前記コーナー部に存在する、請求項４１から４３のいずれか一項に記載の成形ツール。
【請求項４７】
前記成形表面が、第一、第二、及び第三の面と、前記第一の面と前記第二の面との間に位置する雄型コーナー部と、前記第二の面と前記第三の面との間に位置する雌型コーナー部と、を備え、前記真空開口部の前記第一のセットは、前記第一の面及び／又は前記雄型コーナー部及び／又は前記第二の面に存在し、前記真空開口部の前記第二のセットは、前記雌型コーナー部及び／又は前記第三の面に存在する、請求項４１から４６のいずれか一項に記載の成形ツール。
【請求項４８】
前記真空開口部の前記第二のセットが、前記第三の面に存在する、請求項４７に記載の成形ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層装入体を成形する方法に関する。本発明はまた、積層装入体を成形するための成形ツール及び装置に関する。装入体は、限定されないが、典型的には、複合材料であるか、又は後に注入されて複合材料を形成するプリフォームである。
【背景技術】
【０００２】
複合材料を真空成形する公知の方法は、米国特許第４５６２０３３号明細書に記載されている。プリプレグが、加熱された成形型上に配置され、微孔性フィルム材のシート、ブリーザー材、及び不透過性膜で覆われる。
【０００３】
いくつかの公知の真空成形プロセスでの問題点は、成形ツールに固定されてしまうことなしに成形ツールの雌型コーナー部へ装入体を簡単に吸引させることが困難であり得ることである。
【０００４】
プリフォーム材のシートを成形するための別の公知の方法は、米国特許第４９４６６４０号明細書に記載されている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第一の態様は、請求項１に記載の積層装入体を成形する方法を提供する。真空成形工程の過程で、成形ツールと積層装入体の第三の部分との間にガスが注入されて、成形ツールと積層装入体の第三の部分との間にガスクッション部が作り出される。ガスクッション部は、積層装入体が成形ツールの雌型コーナー部の中に押し付けられる際に、積層装入体の第三の部分が成形ツールに固定されてしまうことを防止する。
【０００６】
成形工程の後、装入体は、装入体の第三の部分へ吸引力を適用することなく、ツールから取り出すことができる。しかし、より典型的には、方法は、成形ツールと積層装入体の第三の部分との間のガスの注入を停止すること、及び成形ツールと不透過性シートとの間に、不透過性シートに積層装入体の第三の部分を成形ツールに対して押し付けさせる吸引力を発生させることをさらに含む。
【０００７】
所望に応じて、積層装入体の第三の部分は、エッジを有するフランジ部であり、成形ツールと積層装入体の第三の部分との間に注入されたガスの少なくとも一部は、フランジ部のエッジを通って流れることによってガスクッション部から排出される。別の選択肢として、成形ツールと積層装入体の第三の部分との間に注入されたガスは、層状装入体の厚さ方向を通って流れることによって、又は成形ツールの第二の面にある真空開口部に流れることによって、ガスクッション部から排出されてもよい。
【０００８】
層状装入体の第三の部分は、エッジを有するフランジ部であってよく、又はそれは、延びてさらなるコーナー部を、例えば階段形状を形成してもよい。
【０００９】
不透過性シートに積層装入体を成形ツールの雄型コーナー部に対して及び成形ツールの雌型コーナー部の中に押し付けさせる吸引力、並びに不透過性シートに積層装入体の第三の部分を成形ツールに対して押し付けさせる吸引力は、同じ真空発生装置によって、又は異なる真空発生装置によって発生されてもよい。成形ツールのコーナー部は、いかなる角度又は形状であってもよい。成形ツールの表面は、いかなる角度又は形状であってもよい。
【００１０】
典型的には、ガスは、圧縮ガスであり、例えば、圧縮ガスボンベからである。
【００１１】
ガスは、空気であってよく、又は他の適切ないかなるガスであってもよい。
【００１２】
方法は、少なくとも、装入体を「Ｚ」形状に成形するために用いられてよいが、それはまた、シルクハット形状、オメガ形状、又は階段形状などのより複雑な形状に成形するために用いられてもよい。好ましい例では、積層装入体は、第四及び第五の部分を有し；成形ツールは、第二の雄型コーナー部及び第二の雌型コーナー部を有し；並びに方法は、成形工程において、成形ツールと不透過性シートとの間に、不透過性シートに積層装入体を成形ツールの第二の雄型コーナー部に対して及び成形ツールの第二の雌型コーナー部の中に押し付けさせる吸引力を発生させることであって、成形ツールの第二の雄型コーナー部は、積層装入体の第一の部分と第四の部分との間に位置し、成形ツールの第二の雌型コーナー部は、積層装入体の第四の部分と第五の部分との間に位置する、吸引力を発生させること、及び成形工程の過程において、成形ツールと積層装入体の第五の部分との間に第二のガスクッション部を作り出すために、成形ツールと積層装入体の第五の部分との間にガスを注入すること、をさらに含む。
【００１３】
第二のガスクッション部は、第一のガスクッション部と同じ機能を実行し、それは、積層装入体が成形ツールの雌型コーナー部の中に押し付けられる際に、積層装入体の第五の部分が成形ツールに固定されてしまうことを防止する。これによって、装入体をシルクハット形状又はオメガ形状に成形することが可能となる。
【００１４】
雄型コーナー部は、成形ツールの第一の面と成形ツールの第二の面との間に位置し、雌型コーナー部は、成形ツールの第二の面と成形ツールの第三の面との間に位置する。成形ツールは、成形ツールの第一、第二、及び第四の面に、並びに／又は真空ツールの雄型コーナー部に、並びに／又は成形ツールの雌型コーナー部に、真空開口部を有してよい。そのような真空開口部が備えられた場合、吸引力は、真空開口部を通してガスを吸引することによって発生される。別の選択肢として、真空は、そのような真空開口部を用いることなく適用されてもよい。
【００１５】
ガス注入開口部が、成形ツールの第三及び第五の面に備えられてよい。そのようなガス注入開口部が備えられた場合、ガスは、ガス注入開口部を通して、成形ツールと積層装入体との間に注入される。別の選択肢として、ガスは、そのようなガス注入開口部を用いることなく注入されてもよい。
【００１６】
本発明の第二の態様は、請求項１６に記載の積層装入体を成形するための成形ツールを提供する。成形ツールは、成形ツールの第一及び第二の面に真空開口部を有する。真空開口部は、真空開口部を通して成形ツールの第一及び第二の面からガスを吸引することによって成形ツールの第一及び第二の面に隣接して吸引力を作り出すように配列される。真空ポートが、所望に応じて真空マニホールドを介して、真空開口部と流体連結されて備えられる。
【００１７】
ガス注入開口部も、成形ツールの第三の面に備えられる。ガス注入開口部は、ガス注入開口部からガスを注入することによって成形ツールの第三の面に隣接してガスクッション部を作り出すように配列される。これらのガス注入開口部は、成形ツールにある孔、スロット、又は溝のアレイを備え得る。別の選択肢として、成形ツールは、真空開口部を提供する微細孔を有する多孔質材料によって形成されていてもよい。ガスポートが、所望に応じてガスマニホールドを介して、ガス注入開口部と流体連結されて備えられる。
【００１８】
所望に応じて、真空マニホールドは、真空ポートを真空開口部と結合させており、真空ポートは、真空マニホールドを介して真空開口部と流体連結されている。
【００１９】
所望に応じて、ガスマニホールドは、ガスポートをガス注入開口部と結合させており、ガスポートは、ガスマニホールドを介してガス注入開口部と流体連結されている。
【００２０】
モーター駆動ポンプなどの真空発生装置が、真空ポートに結合されてよい。真空発生装置は、真空開口部及び真空ポートを通して成形ツールの第一及び第二の面からガスを吸引することによって吸引力を発生させるように配列される。
【００２１】
圧縮空気シリンダー又はモーター駆動ポンプなどのガス源が、ガス注入ポートに結合されてよい。ガス源は、ガスポートを通して注入開口部からガスを注入することによってガスクッション部を作り出すように配列される。
【００２２】
成形ツールは、少なくとも、装入体を「Ｚ」形状に成形するために用いられてよいが、それはまた、シルクハット形状、オメガ形状、又は階段形状などのより複雑な形状に成形するために用いられてもよい。所望に応じて、成形ツールは、第四及び第五の面；成形ツールの第一の面と第四の面との間に位置する第二の雄型コーナー部；成形ツールの第四の面と第五の面との間に位置する第二の雌型コーナー部；成形ツールの第四の面にある真空開口部の第二のセットであって、真空開口部の第二のセットは、真空開口部を通して成形ツールの第四の面からガスを吸引することによって成形ツールの第四の面に隣接して吸引力を作り出すように配列され、真空ポートが、真空開口部の第二のセットと流体連結されている、真空開口部の第二のセット；成形ツールの第五の面にあるガス注入開口部の第二のセットであって、ガス注入開口部の第二のセットは、ガス注入開口部の第二のセットからガスを注入することによって成形ツールの第五の面に隣接して第二のガスクッション部を作り出すように配列されている、ガス注入開口部の第二のセット；並びにガス注入開口部の第二のセットと流体連結されている第二のガスポート、を有する。これによって、成形ツールによる装入体のシルクハット形状又はオメガ形状への成形が可能となる。
【００２３】
真空開口部は、第一及び第二の面のみに存在してもよいが、より好ましくは、雄型コーナー部真空開口部が、成形ツールの雄型コーナー部に、又はその各々に備えられ、雄型コーナー部真空開口部は、雄型コーナー部真空開口部を通して成形ツールの雄型コーナー部からガスを吸引することによって成形ツールの雄型コーナー部に隣接して吸引力を作り出すように配列され、真空ポートは、雄型コーナー部真空開口部と流体連結されている。同様に、雌型コーナー部真空開口部が、成形ツールの雌型コーナー部に、又はその各々に備えられてよく、雌型コーナー部真空開口部は、雌型コーナー部真空開口部を通して成形ツールの雌型コーナー部からガスを吸引することによって成形ツールの雌型コーナー部に隣接して吸引力を作り出すように配列され、真空ポートは、雌型コーナー部真空開口部と流体連結されている。
【００２４】
所望に応じて、成形ツールは、１対の周囲溝部を備え、各溝部は、第一の面の対応する周囲エッジに沿い、雄型コーナー部の対応する周囲エッジを曲がり、第二の面の対応する周囲エッジに沿って延び、雌型コーナー部で終端となる。
【００２５】
本発明の第三の態様は、請求項２６に記載の積層装入体を成形するための装置を提供する。真空系は、成形ツールの第一及び第二の面からガスを吸引することによって成形ツールの第一及び第二の面に隣接して吸引力を作り出すように配列され；ガス注入系は、成形ツールの第三面に隣接してガスを注入することによって成形ツールの第三の面に隣接してガスクッション部を作り出すように配列される。真空系は、成形ツールの第一及び第二の面にある真空開口部を用いて吸引力を作り出してよく、又はそれは、バギングフィルムを通して空気を吸引することを例とする他の何らかの方法で吸引力を作り出してもよい。典型的には、真空系は、モーター駆動ポンプなどの真空発生装置を備える。同様に、ガス注入系は、例えば成形ツールの第三の面にあるガス注入開口部を介して、成形ツールの第三の面からガスを注入することによってガスクッション部を作り出すように配列されてよく、又はそれは、側部から装入体のエッジの下に空気を注入することを例とする他の何らかの方法でガスクッション部を作り出してもよい。典型的には、ガス注入系は、圧縮空気シリンダー又はモーター駆動ポンプなどのガス源を備える。
【００２６】
本発明の第四の態様は、請求項３１に記載の積層装入体を成形する方法を提供する。ガス（典型的には空気）は、一連の段階で成形表面にある開口部を通して吸引され、一連の段階の各段階では、積層装入体の異なる部分が成形表面に対して押し付けられる。成形ツールの全体にわたって同時にではなく、一連の段階で減圧力を発生させることにより、波のような又は少しずつの動きで装入体を成形表面に対して押し付けることが可能となり、これによって、最終製品のより良好な強化及びシワの低減を得ることができる。
【００２７】
本発明の第五の態様は、請求項４１又は請求項４２に記載の積層装入体を成形するための成形ツールを提供する。第一及び第二の制御バルブ又は真空発生装置が個別に運転されることで、それぞれ真空開口部の第一及び第二のセットによって発生される吸引力を独立して制御することができる。
【００２８】
以下のコメントは、請求項３１の方法に当てはまり、該当する場合は、請求項４１及び４２の成形ツールにも当てはまる。
【００２９】
所望に応じて、ガスが、真空開口部の第二のセットを通して交互に吸引され、次に吸引されないとなるように、一連の段階の第二の段階の後、一連の段階の第一及び第二の段階が順に繰り返される。
【００３０】
一連の段階の第二の段階の過程で、ガスは、真空開口部の第一及び第二のセットの両方を通して吸引されてよく、又は真空開口部の第二のセットを通してのみ吸引されてもよい。
【００３１】
所望に応じて、一連の段階の第一の段階の過程では、積層装入体の第二の部分は、成形表面と接触しておらず、一連の段階の第二の段階の過程では、積層装入体の第二の部分は、成形表面と接触する。
【００３２】
成形表面は、比較的平坦な形状、又はコーナー部のない連続的に曲がった形状を含むいかなる形状を有していてもよい。より典型的には、成形表面は、一対の面、及び一対の面の間に位置する雄型コーナー部又は雌型コーナー部を備える。一対の面は、実質的に平面であってよく、又はそれらは、勾配若しくは他の非平面フィーチャで形成されていてもよい。所望に応じて、真空開口部の第一のセットは、面のうちの一方に存在し、真空開口部の第二のセットは、面のうちの他方に存在する。別の選択肢として、真空開口部の第一のセットは、面のうちの一方に存在し、真空開口部の第二のセットは、雄型又は雌型コーナー部に存在する。いずれの場合でも、一連の段階で真空を適用することにより、コーナー部にシワが形成するリスクを低減することができ、及び／又はコーナー部での積層装入体の強化を増強することができる。所望に応じて、真空開口部の第三のセットが、面のうちの他方に存在し、一連の段階の第三の段階の過程で、ガスは、積層装入体の第三の部分が面のうちの他方に対して押し付けられるように、真空開口部の第三のセットを通して吸引される。ガスは、典型的には、一連の段階の第一又は第二の段階の過程では、真空開口部の第三のセットを通して吸引されない。
【００３３】
成形表面は、単一のコーナー部のみを有していてよいが、好ましい実施形態では、成形表面は、第一、第二、及び第三の面；第一の面と第二の面との間に位置する雄型コーナー部；並びに第二の面と第三の面との間に位置する雌型コーナー部を備える。所望に応じて、真空開口部の第一のセットは、第一の面及び／又は雄型コーナー部及び／又は第二の面に存在し、真空開口部の第二のセットは、雌型コーナー部及び／又は第三の面に存在する。１つの実施形態では、真空開口部の第二のセットは、雌型コーナー部に存在し、真空開口部の第三のセットは、第三の面に存在し、及び一連の段階の第三の段階の過程で、ガスは、積層装入体の第三の部分が成形表面に対して押し付けられるように、真空開口部の第三のセットを通して吸引される。ガスは、典型的には、一連の段階の第一又は第二の段階の過程では、真空開口部の第三のセットを通して吸引されない。別の選択肢として、真空開口部の第一のセットは、第一の面に存在し、真空開口部の第二のセットは、第二の面に存在し、真空開口部の第三のセットは、第三の面に存在する。一連の段階の第三の段階の過程で、ガスは、積層装入体の第三の部分が成形表面に対して押し付けられるように、真空開口部の第三のセットを通して吸引される。ガスは、典型的には、一連の段階の第一又は第二の段階の過程では、真空開口部の第三のセットを通して吸引されない。
【００３４】
所望に応じて、一連の段階の第一及び／又は第二の段階の過程で、ガスは、成形表面と積層装入体の第三の部分との間にガスクッション部を作り出すために、真空開口部の第三のセットを通して注入される。
【００３５】
好ましい実施形態では、一連の段階は、５つの段階を含み、そこでは、第一の面にある真空開口部、雄型コーナー部にある真空開口部、第二の面にある真空開口部、雌型コーナー部にある真空開口部、そして次に第三の面にある真空開口部を通して、この順でガスが吸引される。
【００３６】
真空発生装置（又はその各々）は、モーター駆動ポンプなどのポンプ、又は他の適切ないかなる真空源であってもよい。
【００３７】
請求項４１に記載の成形ツールの場合、第一及び第二の制御バルブが個別に運転されることで、それぞれ真空開口部の第一及び第二のセットによって発生される吸引力を独立して制御することができる。言い換えると、第一及び第二の制御バルブは、互いに独立して運転することができる。所望に応じて、制御バルブは、ボールバルブであるか、又は「オン」設定及び「オフ」設定を有する他のいかなるバルブであってもよい。
【００３８】
請求項４２に記載の成形ツールの場合、第一及び第二の真空発生装置が個別に運転されることで、それぞれ真空開口部の第一及び第二のセットによって発生される吸引力を独立して制御することができる。言い換えると、第一及び第二の真空発生装置は、互いに独立して運転することができる。例えば、第一及び第二の真空発生装置は、吸引力を独立して制御するために起動及び停止とされてよく、又は第一及び第二の真空発生装置は、各々、吸引力を独立して制御するために起動及び停止とすることができるボールバルブなどの対応する制御バルブを有していてもよい。
【００３９】
所望に応じて、第二の真空発生装置は、真空開口部の第二のセットを通して成形表面からガスを吸引する真空発生モードと、成形表面に隣接してガスクッション部を発生させるように、真空開口部の第二のセットを通してガス（典型的には空気）を注入するガス注入モードとの間で切り替えられ得る。
【００４０】
以下のコメントは、本発明のすべての態様に当てはまる。
【００４１】
成形ツールの面は、実質的に平面であってよく、又はそれらは、勾配若しくは他の非平面フィーチャで形成されていてもよい。
【００４２】
開口部は、成形ツールにある孔、スロット、又は溝のアレイを備え得る。別の選択肢として、成形ツールは、開口部を提供する微細孔を有する多孔質材料によって形成されていてもよい。
【００４３】
所望に応じて、成形ツールの上に取り付けることができるバギングフィルムなどの不透過性シートが備えられる。
【００４４】
不透過性シートは、バギングフィルム、膜、又は不透過性及び可撓性である他のいずれのシート材であってもよい。不透過性シートは、成形ツールの上で張力を掛けられた状態とされてよい。不透過性シートは、典型的には、成形ツールの上部エッジから離れる方向に張力を掛けられてよい。不透過性シートに掛けられる張力は、典型的には、軸張力であってよい。張力は、手作業で掛けられてよい。張力は、機械によって掛けられてよい。不透過性シートに機械によって張力を掛けることができる１つの方法は、カム機構を介するものである。不透過性シートは、張力を掛けられると伸長し得る。張力は、成形操作の過程で、典型的には、成形ツールの雄型コーナー部周辺での装入体の成形が終わった時点で、開放されてよい。張力は、ツールの回りにシートが形を成すに従ってカム機構を回転させることによって開放されてよい。不透過性シートは、クランプ固定されていてよい。不透過性シートは、典型的には、成形ツールに対してクランプ固定されていてよい。成形ツールは、装入体よりも大きくてよい。不透過性シートは、手作業でクランプ固定されてよい。不透過性シートは、クランプ機構を介して、機械によってクランプ固定されてよい。不透過性シートは、開放可能にクランプ固定されてよい。クランプ開放機構は、自動化されていてよい。不透過性シートを機械によってクランプ固定する１つの方法は、カム機構を介するものであり、この場合、カムが、不透過性シートをクランプ固定する。別の選択肢として、不透過性シートは、開放可能ブロックによってクランプ固定されてもよい。クランプ機構は、格納式であってよい。不透過性シートは、同時に、クランプ固定され、張力を掛けられてよい。クランプ固定力は、典型的には、張力に対して異なる方向に掛けられる。クランプ固定力は、第三の成形ツール表面に対して垂直である方向に掛けられてよい。不透過性シートは、成形ツールの反対側の表面上にクランプ固定されてよい。
【００４５】
積層装入体は、２つ以上の層の、典型的には、１０以上の層の積層体を備える。
【００４６】
積層装入体は、非繊維層の積層体を備えていてよいが、典型的には、それは、繊維層の積層体を備える。繊維層の繊維は、炭素繊維、又は他の適切ないかなる材料から作られた繊維であってもよい。繊維層が好ましいのは、繊維層が、比較的高い多孔度を有することができ、このことは、装入体を通してのガスの流れを可能とするのに有益であるからである。
【００４７】
繊維層は、プリプレグ層であってよく、各プリプレグ層は、マトリックス材で含浸された繊維の層を備える。しかし、より好ましくは、積層装入体は、所望に応じてバインダーを含有するドライ繊維層の積層体を備える。そのようなドライ繊維層は、プリプレグ層よりも高い多孔度を有し、このことは、装入体を通してのガスの流れを可能とするのに有益である。所望に応じて、ドライ繊維層の積層体は、レジンフィルムインフュージョン法のための前駆体として、ドライ繊維層が挿入された樹脂フィルム層を含む。
【００４８】
所望に応じて、方法は、不透過性シートが積層装入体の第三の部分を成形ツールに対して押し付けた後、積層装入体のドライ繊維層に液体マトリックス材を注入することをさらに含む。これは、レジントランスファーモールディング法、レジンフィルムインフュージョン法、又は他の適切ないかなる方法によって実現されてもよい。
【００４９】
ドライ繊維層は、成形ツール上で注入されてよいが、より典型的には、それらは、インフュージョンツール上で注入される。インフュージョンツールは、成形ツールと同じ雄型プロファイルを有していてよいが、より典型的には、方法は、不透過性シートが積層装入体の第三の部分を成形ツールに対して押し付けた後、成形ツールから積層装入体を取り出すこと；インフュージョンツール上に、インフュージョンツールの雌型コーナー部が積層装入体の第一の部分と積層装入体の第二の部分との間に位置し、インフュージョンツールの雄型コーナー部が積層装入体の第二の部分と積層装入体の第三の部分との間に位置するように積層装入体を配置すること；並びにインフュージョンツール上の積層装入体のドライ繊維層に液体マトリックス材を注入すること、をさらに含む。
【００５０】
インフュージョンツールは、成形ツールに対して反転した相補的形状を備えていてよい。所望に応じて、インフュージョンツールは、第一、第二、及び第三の面、インフュージョンツールの第一の面と第二の面との間に位置する雌型コーナー部、並びにインフュージョンツールの第二の面と第三の面との間に位置する雄型コーナー部を有する。
【００５１】
ここで、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して記載する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は成形ツールの側面図である。
【図２】図２は成形ツールの成形部分の透視図である。
【図３】図３は成形部分の前面図である。
【図４】図４は成形部分の上面図である。
【図５】図５はベース部の透視図である。
【図６】図６はベース部の内部構造の透視図である。
【図７】図７はベース部の側面図である。
【図８】図８はベース部の上面図である。
【図９】図９は空気及び真空の供給部と結合された成形ツールの模式図である。
【図１０】図１０は積層装入体を成形する方法における第一の工程を示す側面図である。
【図１１】図１１は装入体を示す拡大断面図である。
【図１２】図１２はレイアップテーブルを取り除く方法工程の側面図である。
【図１３】図１３は格納式レイアップテーブルが取り除かれた後の成形ツール及び装入体の側面図である。
【図１４】図１４はバギングフィルムを適用する方法工程の側面図である。
【図１５】図１５は成形工程を示す側面図である。
【図１６】図１６は成形工程の過程におけるベース部内部構造内での空気の流れを示す透視図である。
【図１７】図１７は成形工程終了時における成形ツール及び装入体の側面図である。
【図１８】図１８は成形ツールに対してシールされたバギングフィルムを示す拡大断面図である。
【図１９】図１９は３つの真空ポンプと結合された成形ツールの模式図である。
【図２０】図２０は成形された装入体の脱気（debulking）の過程における成形ツール及び装入体の側面図である。
【図２１】図２１は雌型インフュージョンツール上で注入されている装入体の断面図である。
【図２２】図２２は別の選択肢としての成形ツールの側面図である。
【図２３】図２３は図２２の成形ツールの分解透視図である。
【図２４】図２４は図２２の成形ツールの透視図である。
【図２５】図２５は２つのポンプのバルブ及びポートへの接続方法を示す模式図である。
【図２６】図２６は別の選択肢としての接続配列を示す模式図である。
【図２７】図２７はボールバルブを示す成形ツールの透視図である。
【図２８】図２８は成形の一連の段階の段階５及び１６の過程におけるポートから入る及び出る空気の流れを示す成形ツールの透視図である。
【図２９】図２９は成形の一連の段階の段階５及び１６の過程における吸引力及び空気クッション部を示す成形ツールの断面側面図である。
【図３０】図３０は成形の一連の段階の段階１０及び１９の過程におけるポートから出る空気の流れを示す成形ツールの透視図である。
【図３１】図３１は成形の一連の段階の段階１０及び１９の過程における吸引力を示す成形ツールの断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
積層装入体を成形するための成形ツール１０が、図１に示される。成形ツールは、図５〜７に示されるベース部３０上に取り付けられた図２〜４に示される成形部分２０を備える。
【００５４】
成形部分２０は、「オメガ形状」を形成する５つの部分１〜５を有する。５つの部分１〜５は、曲げコーナー部分６〜９によって接続されている。各部分１〜５は、おおよそ平面である対応する外側面１ａ〜５ａを有し、各コーナー部分６〜９は、雄型コーナー部又は雌型コーナー部のいずれかを形成する曲げ外側面６ａ〜９ａを有する。したがって、第一の雄型コーナー部６ａは、成形部分の第一及び第二の面１ａ、２ａの間に位置し、第一の雌型コーナー部７ａは、成形部分の第二及び第三の面２ａ、３ａの間に位置する。成形部分２０の他方の半分は、図１の鏡面Ｘで示されるように、対称になっており、第二の雄型コーナー部８ａは、成形部分の第一及び第四の面１ａ、４ａの間に位置し、第二の雌型コーナー部９ａは、成形部分１０の第四及び第五の面４ａ、５ａの間に位置する。
【００５５】
図２に示されるように、成形部分２０は、穿孔されて、成形部分１０の第一、第二、及び第四の面１ａ、２ａ、４ａに真空孔２１のアレイを、並びに成形部分１０の第三及び第五の面３ａ、５ａにガス注入孔２２の同様のアレイを形成している。成形部分の雄型コーナー部にも、雄型コーナー部真空孔２１ａが、成形部分の雌型コーナー部の雌型コーナー部真空孔２１ｂと共に備えられている。真空孔２１、２１ａ、２１ｂは、以下でさらに詳細に記載するように、成形ツールの面１ａ、２ａ、４ａに隣接して吸引力を作り出すように配列されている。同様に、ガス注入孔２２は、さらに詳細に記載するように、成形ツールの面３ａ、５ａに隣接してガスクッション部を作り出すように配列されている。
【００５６】
１対の周囲溝部２３、２４は、面１ａ、２ａ、４ａの対応する周囲エッジ、並びに第一及び第二の雄型コーナー部６ａ、８ａの対応する周囲エッジに沿って延びている。溝部２３、２４は、真空孔２５、２６を有し、雌型コーナー部７ａ、９ａで終端となる。
【００５７】
ベース部３０は、図６に示される支持網目構造、及び図５に示されるマウント構造３１を備える。支持網目構造は、５個の水平プレート３２、コーナー部６ａ〜９ａに対して平行に延びる１０個の軸方向リブ３３、３３’、並びにコーナー部６ａ〜９ａに対して横切る方向に延びる７個の横方向リブ３４を備える。プレート３２及び横方向リブ３４は、それぞれ、孔３２ａ及び３４ａで穿孔されている。軸方向リブ３３のうちの８個は、同様に孔３３ａで穿孔されているが、軸方向リブのうちの２個は（３３’と表示）、穿孔されておらず、すなわち、それらは、そのような孔を有さずに連続的である。これらの連続リブ３３’は、以下で、分割リブ３３’と称される。
【００５８】
図７は、２つの分割リブ３３’が示されるベース部３０の側面図である。分割リブ３３’及びマウント構造３１は、ベース部３０を、図７において中央真空室３５、及び１対の陽圧室３６で示される３つの室に分けている。穿孔されたリブ３２〜３４は、室３５、３６内でリブを横切ってガスが流れることを可能とし、分割リブ３３’は、室３５、３６間をガスが流れることを防いでいる。
【００５９】
成形部分２０がベース部３０に取り付けられる前は、図７及び８に示される真空テープ３７が、分割リブ３３’の上部エッジに沿って取り付けられている。同様に、真空テープ３８の枠が、マウント構造３１の上部エッジに沿って取り付けられている。真空テープ３７、３８は、成形部分２０との接合部分をシールする。
【００６０】
図５に示される真空ポート４０は、マウント構造３１を通って、図６に示される真空チャンバーの中央チャネル４１に入っている。真空ポート４０は、真空チャンバー３５を介して、真空孔２１、２１ａ、２１ｂ、２５、２６と流体連結されている。中央チャネル４１は、真空ポート４０を真空孔と結合させる真空マニホールドとして作用し、すなわち、真空ポート４０は、真空マニホールド４１を介して真空孔と流体連結されている。
【００６１】
やはり図５に示されるガスポート４２は、マウント構造３１を通って、図６に示される陽圧チャンバーの中央チャネル４３に入っている。ガスポート４２は、陽圧チャンバー３６を介して、ガス注入孔２２と流体連結されている。各中央チャネル４３は、対応するガスポートをガス注入開口部と結合させるガスマニホールドとして作用し、すなわち、ガスポート４２は、ガスマニホールド４３を介してガス注入開口部と流体連結されている。
【００６２】
成形ツールを運転するために、図９に示される真空ポンプが、真空ポート４０に結合される。真空ポンプは、真空孔及び真空ポート４０を通して成形ツールの面１ａ、２ａ、４ａからガスを吸引することによって、吸引力を発生させる。適切な真空ポンプは、Ｓｃｈｍａｌｚから入手可能である品番ＳＧＢＬ−ＦＵ  ３３５−２５０−ＥＲである。これは、吸引容量を連続的に調節可能である周波数制御真空ブロワである。
【００６３】
同様に、図９に示される圧縮空気供給部が、ガスポート４２に結合される。各ガス源は、以下でさらに詳細に記載するように、ガスポート４２を通ってガス注入開口部から圧縮空気を注入することによって、対応するガスクッション部を作り出す。圧縮空気供給部は、例えば、圧縮ガスボンベ又は圧縮ガスポンプであってよい。
【００６４】
図１０は、既に記載した装置を用いて積層装入体を成形する方法における第一の工程を示す。積層装入体５０は、成形ツールの（上側）第一の表面１ａ及び１対の格納式レイアップテーブル５８によって提供される水平レイアップ表面上にレイアップされる。積層装入体は、水平レイアップ表面上に１枚ずつレイアップされる図１１に示されるドライ繊維層５６の積層体を備える。層５６の数は、典型的には、約１５層（３ｍｍの装入体）から約１２０層（４０ｍｍの装入体）までの範囲内である。各層は、炭素繊維若しくは他の繊維の編布又は織布を備え、典型的にはトリコット縫いで縫われたものであるが、鎖縫いなどの他の縫い方も可能である。各層は、典型的には粉末又はベールの形態であるバインダー材及び／又は強靭化材を含有するが、それは、樹脂による予備含浸が成されていないために比較的開放された多孔質構造を有するという意味で「ドライ」である。所望に応じて、積層体は、積層体の最上部及び／又は最下部に、剥離層、又はブリーザー層などの他のいかなる多孔質膜を含んでもよい。
【００６５】
次に、格納式レイアップテーブル５８が、図１０に矢印で示した経路に従って下げられ、それによって、図１２に示されるように、装入体５０は、それ自体の重さによって、雄型コーナー部６ａ、８ａの上に垂れ下がる。図１３は、格納式レイアップテーブル５８が取り除かれた後の装入体５０を示し、装入体５０のエッジが、成形ツールの外側面３ａ、５ａと接触している。次に、図１４に示されるように、バギングフィルム６０が成形ツールの上に取り付けられる。バギングフィルム６０のエッジはシールされていないことに留意されたい。
【００６６】
図１５に示される成形工程では、真空ポンプが起動されて、成形ツールとバギングフィルム６０との間に吸引力が発生される。下向きで面１ａから離れる方向に、バギングフィルム６０に対して張力が掛けられ、それによって、バギングフィルムは、面１ａの層５１上で張力を掛けられた状態となる。次に、バギングフィルムは、フランジ５３及び５５がクランプとツールとの間にクランプ固定されないことを確実にしながら、外側面３ａ及び５ａのエッジの周囲でクランプ固定される。バギングフィルムは、図１５に示されるように、外側面３ａ及び５ａのエッジの長さ方向に沿った１又は複数の位置で、手作業で、又はクランプ機構６２を介してクランプ固定されてよい。ツールとバギングフィルム６０との間の吸引力により、バギングフィルム６０は、成形ツールの雄型コーナー部に沿って、それに対して積層装入体を押し付ける。クランプ機構６２は、雄型コーナー部領域で作用する張力を増加させ、このことは、成形プロセスの過程で、表面１ａに隣接する層５１の間に存在する空気を、装入体の他の表面に隣接する層の間に存在する空気が押出されるよりも優先して押出すことを可能とし、これによって、その部分の容積減少が実現され、雄型コーナー部でのシワ発生も防止される。吸引力によって、バギングフィルムが、面２ａ及び４ａに対して積層装入体の部分５２及び５４を押し付けるに従って、クランプ機構は回転されてバギングフィルムを開放し、それによって、バギングフィルムは、成形ツールの雌型コーナー部に沿って、その中に積層装入体を押し付けることが可能となる。この減圧力は、図１５に内側に向いた矢印７０で示され、それは、真空孔を介しての真空室３５への空気の負の流れも示している。バギングフィルムをクランプ固定する工程は、例えば容積がより小さいより薄い層の積層体の場合など、所望される場合は省略されてもよい。
【００６７】
装入体５０は、それぞれ５１から５５の番号が付与された第一、第二、第三、第四、及び第五の部分を有する。成形ツールの雄型コーナー部６ａ、８ａは、それぞれ、装入体の第一及び第二の部分５１、５２の間、並びに装入体の第一及び第四の部分５１、５４の間に位置する。成形ツールの雌型コーナー部７ａ、９ａは、それぞれ、装入体の第二及び第三の部分５２、５３の間、並びに装入体の第四及び第五の部分５４、５５の間に位置する。装入体の第三及び第五の部分５３、５５は、以下ではフランジ５３、５５と称する。
【００６８】
成形工程の過程において、圧縮空気７１が成形ツールと装入体のフランジ５３、５５との間に注入されて、成形ツールとフランジ５３、５５との間にガスクッション部を作り出すように、圧縮空気供給部も起動される。各ガスクッション部７２は、装入体が成形ツールの雌型コーナー部７ａ、９ａの中に押し付けられる際に、その対応するフランジ５３、５５が成形ツールに固定されてしまうことを防止する。ガスクッション部７２は、フランジ５３、５５と成形ツールとの間の摩擦が比較的小さくなるように、フランジ５３、５５を効果的に持ち上げる。フランジ５３、５５は、成形ツールとの接触がなくなるようにガスクッション部によって完全に持ち上げられてもよいが、より典型的には、フランジは、はためくような又は波打つような動きをして、成形ツールと間欠的に接触する。
【００６９】
ドライ繊維装入体５０が比較的高多孔質であることは、図１５の矢印７３によって示されるように、各ガスクッション部７２からの空気の一部が、装入体のフランジ５３、５５を通り抜けて、その後バギングフィルムの下から排出されることを意味する。圧縮空気がこの経路を介して容易に排出可能となるように、バギングフィルム６０が成形ツールに対してシールされていないことには留意されたい。圧縮空気の一部はまた、フランジ５３、５５のエッジを通ってその下を流れ、バギングフィルムの下から流れ出ることによっても、ガスクッション部７２から排出される。圧縮空気の一部はまた、直接、ガス注入孔から真空孔を介して真空室３５の中にも流れる。このことは、真空ポンプの効率を僅かに妨げることになるが、そのような効率の低下は、許容可能であることが見出された。
【００７０】
図１６は、上記で記載した成形工程の過程における、リブの網目構造から入る及び出る空気の流れを示す。所望に応じて、リブを通る流れは、例えば、より均一な流れの分布を実現するために、又は流速を下げるために、リブの選択された孔の上に透過性拡散布を取り付けることによって制御されてもよい。
【００７１】
真空孔２５、２６は、バギングフィルムを周囲溝部２３、２４の中へ引き込む。このことは、バギングフィルム６０が成形ツールの上部に対して確実に保持される補助となり、バギングフィルムと成形ツールとの間のこの特定の接合部分をシールする。
【００７２】
図１７は、成形工程終了時における装入体を示す。ガスクッション部７２によって引き起こされる低摩擦により、フランジ５３、５５が、成形ツールの雌型コーナー部の中に、シワを発生することなく容易にスライド又は浮遊することが可能となった。成形工程の過程において、ドライ繊維層間でも、ある程度の相対的なスライドする動きが存在し、このことは、積層体を緩めて層間のせん断力を低下させる補助となるガスクッション部の作用によって促進され得る。
【００７３】
成形工程の終了時、圧縮空気供給部は、接続が外されるか、又は停止されて、成形ツールと装入体との間への圧縮空気の注入が止められるが、真空ポンプは起動されたままである。クランプ機構６２も格納される。次に、図１８に示されるように、バギングフィルムのエッジが、真空テープ８０によって成形ツールに対してシールされる。次に、図１９に示されるように、追加の真空ポンプがガスポート４２に結合され、ガスポート４２が真空ポートとなるように、ガスポート４２を通しての空気の流れを反転させる。これは、成形ツールとバギングフィルムシートとの間に吸引力を発生させ、それによって、バギングフィルムは、成形ツールに対して積層装入体のフランジ５３、５５を押し付ける。ガス注入孔を介しての陽圧室３６への吸引力は、図２０の矢印８５によって示される。
【００７４】
別の選択肢としてのプロセスでは、追加の真空ポンプをガスポート４２に接続するのではなく、これらのポートは、機能停止状態に維持されてよく、フランジを引いて成形ツールに接触させる減圧力は、その代わりに、真空ポート４０に結合された真空ポンプによって発生され、空気は、真空孔を介して真空室中へと流れる。
【００７５】
吸引が、装入体５０の細孔から空気を排出させ、次工程ですぐに使えるようにその容積が低減される。装入体が完全に成形されると、それは、真空ポンプが起動された状態で成形ツール上で加熱され、ドライ繊維層中のバインダーが活性化される。次に、成形された装入体は、雄型成形ツールから取り出され、上下が逆にされ、図２１に示される雌型インフュージョンツール９０に取り付けられる。インフュージョンツール９０は、成形ツールに対して反転した相補的形状を有し、成形ツールの面１〜５に対応する面９１〜９５；成形ツールの雄型コーナー部６、８に対応する雌型コーナー部９６、９８；及び成形ツールの雌型コーナー部７、９に対応する雄型コーナー部９７、９９を有する。
【００７６】
剥離層１００が、装入体５０の上に乗せられ、続いてインフュージョンメッシュ１０１、及びシーラントテープ１０３によってインフュージョンツールにシールされるバギングフィルム１０２が乗せられる。別の選択肢として、インフュージョンツールは、一体型真空システムによってシールされてもよい。真空は、バギングフィルムにある真空バルブ１０４を介して適用される。液体樹脂源１０５が、バギングフィルムにあるインフュージョンポート１０６に結合される。積層装入体のドライ繊維層は、インフュージョンメッシュ１０１を通して装入体中に流れる樹脂源１０５からの液体樹脂で注入される。装入体は、雄型インフュージョンツール上で注入されてもよいが、図２１に示されるように、雌型ツールが好ましいことが見出された。この好ましい配列では、インフュージョンツールの雌型コーナー部９６は、積層装入体の第一の部分１と積層装入体の第二の部分との間に位置し、インフュージョンツールの雄型コーナー部９７は、積層装入体の第二の部分２と積層装入体の第三の（フランジ）部分３との間に位置する。
【００７７】
注入された装入体は、次に、硬化され、その特定の用途にすぐに使用できる状態となる。
【００７８】
別の選択肢としての成形ツールについて、ここで図２２から３１を参照して記載する。
【００７９】
図１に示される成形ツール１０と同様に、成形ツール２００は、５つの部分２０１〜２０５、及び５つの部分２０１〜２０５の各々の間に位置する４つの曲げコーナー部分２０６〜２０９を有する。第一の雄型コーナー部分２０６は、第一の部分２０１と第二の部分２０２との間に位置し、第一の雌型コーナー部分２０７は、第二の部分２０２と第三の部分２０３との間に位置する。図１のツールと同様に、成形ツール２００は、第一の部分２０１と第四の部分２０４との間に位置する第二の雄型コーナー部分２０８、及び第四の部分２０４と第五の部分２０５との間に位置する第二の雌型コーナー部分２０９を有して、「オメガ」形状を形成している。
【００８０】
ここで図２３を参照すると、成形ツール２００は、ベース部２１０、第一の側壁部２１２、第二の側壁部２１４、及び上側セクション部２１６から組み立てられる。ベース部２１０は、側壁部２１２、２１４のピン（図示せず）を受けて側壁部２１２、２１４をベース部に固定するための孔２１０ａ及び２１０ｂを有する。側壁部２１２、２１４も、上側セクション部２１６のピン（図示せず）を受ける孔２１２ａ、２１４ａを有する。
【００８１】
部分２０１〜２０９の各々は、対応する外側表面２０１ａ〜２０９ａを有し、外側表面２０１ａ〜２０９ａは、一緒になって、成形ツールの成形表面を提供する。表面２０１ａ〜２０５ａは、平面であり、表面２０６ａ〜２０９ａは、曲げ雄型及び雌型コーナー部である。図１の面２ａ、４ａは並行であるが、図２２の面２０２ａ、２０４ａは、成形ツール２００の上部に向かって内向きのテーパー形状となっていることには留意されたい。
【００８２】
図２４に示されるように、成形操作中に積層装入体（図示せず）を正しい位置に維持するために、１対のアルミニウム又はスチールガイドレール２１８ａ、ｂが、第一の（上側）面２０１ａの両側に取り付けられている。
【００８３】
図１に示される成形ツール１０の場合と同様に、９セットの孔２２１〜２２９が、成形ツール２００の９つの外側表面２０１ａ〜２０９ａに備えられている。これらの孔について、図２４を参照してより詳細に記載する。
【００８４】
図１に示される成形ツール１０が、マニホールド機構を有しているのに対し、図２２に示される９つの部分２０１〜２０９の各々は、その部分のみにおいて孔２２１〜２２９と流体連結するように配列された対応する室２３１〜２３９を有し、室２３１〜２３９の間は流体連結されていない。室２３１〜２３５、２３７、２３９は、対応するプレート２３１ａ〜２３５ａ、２３７ａ、２３９ａによって閉じられており、雄型コーナー部分２０６、２０８にある室２３６、２３８は、側壁部２１２、２１４の上側面によって閉じられている。
【００８５】
図２４を参照すると、成形ツール２００の各表面２０１ａ〜２０９ａは、対応する孔のセット２２１〜２２９を有する。各孔のセット２２１〜２２９は、対応する室２３１〜２３９と流体連結されており、各室２３１〜２３９は、対応するポート２４１〜２４９と流体連結されている。
【００８６】
図２５を参照すると、ポート２４１、２４２、２４４、２４６〜２４９は、図２７にも示される対応するボールバルブ２５１、２５２、２５４、２５６〜２５９を介して、第一のポンプ２６０と並列に接続されている。ポート２４３及び２４５は、図２７にも示される対応するボールバルブ２５３、２５５を介して、第二のポンプ２６２と並列に接続されている。
【００８７】
第一のポンプ２６０は、スイッチ（図示せず）を介して起動及び停止することができる。ボールバルブが開の状態で起動された場合、ポンプ２６０は、第一、第二、及び第四の面２０１ａ、２０２ａ、２０４ａ、及びコーナー部２０６ａ〜２０９ａで吸引力を提供する。この減圧力は、ポート２４１、２４２、２４４、２４６〜２４９、室２３１、２３２、２３４、２３６〜２３９、及び真空孔２２１、２２２、２２４、２２６〜２２９を介して積層装入体に適用される。
【００８８】
第二のポンプ２６２は、オン／オフスイッチ（図示せず）を介して起動及び停止することができ、さらに、第二のスイッチ（図示せず）によって真空発生モードと空気注入モードとの間で切り替えることもできる。ボールバルブが開の状態で真空発生モードである場合、第二のポンプ２６２は、ポート２４３、２４５、室２３３、２３５、及び孔２２３、２２５を介して第三及び第五の面２０３ａ、２０５ａから空気を吸引し、それによって、積層装入体のフランジに吸引力を適用する。ボールバルブが開の状態で空気注入モードである場合、第二のポンプ２６２は、同じ経路を介して圧縮空気を注入し、第三及び第五の面２０３ａ、２０５ａに隣接して空気クッション部を発生させる。
【００８９】
様々な孔のセット２２１〜２２９を通る空気の流れは、以下でさらに詳細に記載するように、スイッチ及びボールバルブ２５１〜２５９の操作によって独立して制御することができる。
【００９０】
別の選択肢としての配列が図２６に示され、この場合、ポート２４７、２４９が、第一のポンプ２６０ではなく、第二のポンプ２６２に接続されている。
【００９１】
他の実施形態では、成形ツール２００及び装置が、列ごとに、又は孔ごとに吸引力を独立して制御するように配列された追加のポンプ、追加の真空室、追加のボールバルブ、及び／又は追加のポートを含んでよいことは理解される。
【００９２】
成形ツール２００を用いて積層装入体５０を成形する方法について、ここで図２８〜３１を参照して記載する。積層装入体５０は、図１０〜２１を参照して上記で記載した積層装入体５０と同じであり、したがって再度記載することはしない。
【００９３】
図１０に記載の方法と同様に、第一の工程では、積層装入体５０は、成形ツール２００の第一の面２０１ａによって提供される水平レイアップ表面上、ガイドレール２１８ａ、ｂの間にレイアップされる。積層装入体５０は、次に、成形ツール２００上に垂れ下げられ、図２９に示されるように、バギングフィルム６０が適用される。
【００９４】
以下の表１に示される一連の連続成形工程により、積層装入体の右側がまず成形される。表１において、０の印は、ボールバルブが閉であることを示し、−の印は、空気が吸引されて減圧力が適用されていることを示し、＋の印は、空気が注入されて空気クッション部が発生されていることを示す。
【００９５】
【表１】
2019526474.tif 000003
【００９６】
まず、段階１の前は、すべてのボールバルブが閉である。段階１では、第一のポンプ２６０が起動され、ボールバルブ２５１が開とされ、それによって、図２８に示される空気２７１が、第一の（上側）面２０１ａにある孔のセット２２１を通して吸引され、図２９に示されるように、孔２２１とバギングフィルム６０との間に第一の吸引力２７１ａが発生される。吸引力２７１ａによって、バギングフィルム６０は、成形表面の第一の面２０１ａに対して積層装入体の第一の部分５１を押し付ける。段階１の過程では、他の孔２２２〜２２９のいずれとバギングフィルム６０との間にも吸引力が発生されないように、残りのボールバルブ２５２〜２５９は、閉のままとされる。
【００９７】
段階２では、第二のポンプ２６２を起動して空気注入モードとすると共にボールバルブ２５３を開とし、それによって、圧縮空気２７３がポート２４３に注入されて、図２９に示されるように、成形ツール２００の第三の表面２０３ａとフランジ５３との間に空気クッション部２７３ａが作り出される。
【００９８】
段階３、４、及び５では、ボールバルブ２５６、２５２、及び２５７が順々に開とされ、それによって、図２８に示されるように、空気２７２、２７６、２７７が、真空ポート２４６、２４２、及び２４７を通して吸引される。これによって、孔のセット２２１を介して適用され続けている減圧力２７１ａと共に、図２９に示されるさらなる吸引力２７６ａ、２７２ａ、２７７ａが、孔のセット２２６、２２２、２２７を介して発生される。段階１、３、及び４で導入された吸引力２７１ａ、２７６ａ、２７２ａにより、フランジ５３が空気クッション部上に浮遊したままの状態で、バギングフィルム６０は、積層装入体５０の部分５１、５２を、成形ツールの上側部分に対して、続いて徐々に雄型コーナー部に沿って押し付ける。段階５で吸引力２７７ａを導入することにより、装入体は、雌型コーナー部の中に吸引される。
【００９９】
一連の段階の段階１及び２の過程では、積層装入体の第二の部分５２は、成形表面の第二の面２０２ａと接触しておらず、段階４の過程では、吸引力２７２ａによって、積層装入体の第二の部分５２は、第二の面２０２ａと接触する。
【０１００】
段階６では、ボールバルブ２５７は、雌型コーナー部での吸引力２７７ａが取り除かれるように閉とされ、次に段階７では、ボールバルブ２５７は、再度開とされ、吸引力２７７ａが再度適用される。次に、段階６及び７が、それぞれ段階８及び９で繰り返される。吸引力２７７ａをこのように交互に起動及び停止することにより、雌型コーナー部の中へ装入体を徐々に吸引することが促進される。
【０１０１】
そして、段階１０では、第二のポンプ２６２が、真空発生モードに切り替えられてポート２４３を通して空気２７３を吸引し、図３１に示される吸引力２７３ｂが発生され、それによって、バギングフィルム６０は、成形ツール２００に対してフランジ５３を押し付ける。
【０１０２】
次に、以下の表２に示されるように、同じプロセスが繰り返されて、積層装入体の左側が成形される。
【０１０３】
【表２】
2019526474.tif 000004
【０１０４】
この例では、積層装入体の左側と右側が、順に成形される。別の選択肢として、表１及び２のプロセスは、同時に進められてもよく、それによって、積層装入体の左側と右側は、同時に成形される。
【０１０５】
成形プロセスが完了した後、積層装入体は、次に、図２１を参照して上記で記載したように、同様に硬化される。
【０１０６】
上記で記載したツールのいずれかによって成形された装入体の１つの好ましい用途は、航空機翼のトーションボックス（ウイングボックスとして知られる）の構成部品としてである。そのようなウイングボックスでは、装入体の第二及び第四の部分は、ウイングボックスの前方及び後方翼桁（spars）を提供し、第一の部分は、翼下面外板を提供し、フランジは、翼上面外板に対する取り付け点として作用する。装入体の他の用途としては、自動車（自動車フロアパネル）、大量輸送交通機関、風力タービン、艇体、船舶用タービン、又はエンジン部品（ジェットエンジン）が挙げられる。
【０１０７】
本発明について、１又は複数の好ましい実施形態を参照して上記で記載してきたが、添付の請求項で定められる本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更又は改変が成されてもよいことは理解される。
【図１】
2019526474.tif 000005
【図２】
2019526474.tif 000006
【図３】
2019526474.tif 000007
【図４】
2019526474.tif 000008
【図５】
2019526474.tif 000009
【図６】
2019526474.tif 000010
【図７】
2019526474.tif 000011
【図８】
2019526474.tif 000012
【図９】
2019526474.tif 000013
【図１０】
2019526474.tif 000014
【図１１】
2019526474.tif 000015
【図１２】
2019526474.tif 000016
【図１３】
2019526474.tif 000017
【図１４】
2019526474.tif 000018
【図１５】
2019526474.tif 000019
【図１６】
2019526474.tif 000020
【図１７】
2019526474.tif 000021
【図１８】
2019526474.tif 000022
【図１９】
2019526474.tif 000023
【図２０】
2019526474.tif 000024
【図２１】
2019526474.tif 000025
【図２２】
2019526474.tif 000026
【図２３】
2019526474.tif 000027
【図２４】
2019526474.tif 000028
【図２５】
2019526474.tif 000029
【図２６】
2019526474.tif 000030
【図２７】
2019526474.tif 000031
【図２８】
2019526474.tif 000032
【図２９】
2019526474.tif 000033
【図３０】
2019526474.tif 000034
【図３１】
2019526474.tif 000035
【国際調査報告】
2019526474.tif 000036
2019526474.tif 000037
2019526474.tif 000038
2019526474.tif 000039
2019526474.tif 000040